Prosiding Seminar Tekn%gi dan Kese/amaliln PLTNserlil Fasililas Nuk/ir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG. PPTKR - BATAN

PENGUKURAN SPEKTRUM NEUTRON PADASISTEM RABBIT RSG-GAS

Oleh

Surlan Plnem, Iman Kuntoro

Pusat Reaktor Serba Guna - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKPENGUKURAN SPEKTRUM NEUTRON PADA SISTEM RABBIT RSG-GAS. Pengu­

kuran spektrum neutron pada sistem rabbit RSG-GAS telah dilakukan dengan metode aktivasi. Detek­tor keping sebanyak 12 jenis digunakan dalam eksperimen yang dapat mendeteksi neutron termalsampai neutron cepat. Untukdaerah termal dan epitermal kepingdibungkus dengan cadmium. Lajureaksi dari keping diukur dengan detektor Ge (Li) dan Multi-Channel Analyzer (MCA) dengankesalahan sekitar 5 %. Kode komputer yang digunakan dalam menentukan spektrum neutron ada­lah SAND PO1. Hasil integral fluks neutron pada fasilitas sistem rabbit RSG-GAS adalah 1,59.1013

n/cm .s pada day a 1 MW.ABSTRACT

NEUTRON SPECTRUM MEASUREMENT ON RABBIT SYSTEM RSG-GAS. The neu­

tron spectrum on rabbit system RSG-GAS has been performed by activation method. Total 12 kindof foils detector used in the experiment that can detected thermal neutron until fast neutron. Forthermal and epithermal region the foil were covered by cadmium. The Rate reaction of foils measuredby Ge (Li) detector and Multi-Channel Analyzer (MCA) with error 5 %. Computer code used fordetermine neutron spectrum is SAND PO1.Results of integral neutron flux on the rabbit system RSG­GAS is 1.59.1013 n/cm.s at 1 MW.

PENDAHULUAN

Pengukuran karakteristik spektrum neutron didalam reaktor pada daerah energi termal sampai neutroncepat sangat penting bagi pemanfaatan reaktor. Banyakmetode yang sudah dikembangkan untuk tujuan ini.Metode aktivasi mempunyai keuntungan dimana ukurankeping sangat kecil sehingga dapat ditempatkan padadaerah yang diinginkan, selain itu intensitas gammanyabaik dan radiasi latar belakang tidak mempengaruhiharga fluks yang sebenarnya.

Dalam makalah ini akan dijelaskan pengukuranspektrum neutron padasistem rabbitRSG G.A. Siwabessydan evaluasi karakteristik spektrum neutron. Programunfolding yang digw1akan dalam percobaan ini adalahSANDPOl'). Pengukuran spektrum dalam program inimemerlukan input berupa data aktivitas jenuh neutron,data tampang lintang tergantung energi dan spektrumawa 1.U mumn ya metode aktivasi kep ing sangat sederhana,tetapi ketelitian dari hasil pengukuran tergantung kepadapemilihan keping, massa, waktu iradiasi, pencacahanaktivitas, faktor dipressi flux dan perisai diri. Kepingyang digunakan dalam eksperimen ini sangat tipisdimana teba\ maksimum 0,25 mm untuk neutron cepatdan 0,05 mm untuk neutron termal dan epiterma\ sehinggakesalahan akibat depresi fluks dari perisai diri pada per­hitungan aktivitas jenuh diabaikan.

123

TEOR!

Bila keping aktivasi di iradiasi pada waktu t, makaaktivitas yang dihasilkan adalah :

t

A = A. No I a (E) I cj> (E,t) dt dEo 0

dimana :

A. = konstanta peluruhanNo = jumlah atoma = tampang \intangcj> = fluksAktivitas dapat diukur dengan mengiradiasi keping

di dalam reaktor.

Aktivitas keping setelah diiradiasi dengan waktu tidan waktu tunggu tw adalah :

M DC = ---------. ---------------------

No.1ll (l-e->..tl) (e >..'W)

dimana:

M = massa atom keping (gram)No = bilangan AvogadroC = aktivitas keping yang teriradiasi di

reaktor (dps/gr).D = laju cacah total (dps)

Prosidillg Semillar Tekllologi daJl Keselamalall PLTNserla Fasililas Nuklir

ti = waktu iradiasi (detik)tw = waktu tunggu (detik)J... = konstanta peluruhanm = massa (gram)

Efek perisai diri neutron dari keping tidakdihitung. Menurut laporan W.L. Zijp, semua kepingyang digunakan dalam eksperimen ini mempunyaikesalahan sekitar 1,76 %.

Aktivitas jenuh diperoleh dari keping-keping yangberbeda dan spektrum awal pada posisi yang diukurdigunakan sebagai informasi input dari SAND PO 1.

Spektrum awal yang digunakan adalah 5) :

- Fungsi spektrum Maxwell untuk temperatur293 ,58K.

'XIIE (E) = 1,562395 1015 E.exp (-3,952714107 E)- Spektrum lIE

'XIII! (E) = lIE antara 0,563.10.6 dan 1,05 MeV'XIII! (E) = 0 diluar interval energi ini

- Spektrum neutron fisi vkttc1IE (E) = 0,484 sinh ( 2E ) e·E

Harga energi E di dalam ketiga persamaan adalahMeV.

TATAKERJA

Eksperimen dilakukan pada fasilitas iradiasi sistemrabbit yang berada pada daerah reflektor. Konfigurasiteras dan lokasi fasilitas sistem rabbit dapat dilihat padaGambar 1.

Keping aktivasi diiradiasi sebanyak 12jenis dan 4keping aktivasi dibungkus dengan cadmium.Pembungkus cadmium digunakan sebagai filter neutrontermal yang mempunyai ketebalan 0,5 mm dan diameter12,5 mm. Data data nuklir dari keping yang digunakandisajikan dalam Tabel1.

Keping aktivasi diiradiasi pada daya 200 KW untukdaerahtemlal dan epitermaldanpadadaya 1 MW untukkepingpada daerah neutron cepat. Fasilitas sistem rabbitRSG-GAS mempunyai sistem kontrol automatiksehingga

Serpong. 9-10 Febrtiari 1993PRSG. PPTKR -BATAN

kesalahan lamanya iradiasi dapat diabaikan. Data-datairadiasi yangdigunakan dalam eksperimen ini ditwljukkandalam Tabel 2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Laju reaksi dari masing-masing keping dicacahdengan menggunakan detektor semi konduktor HPGe.Dengan menggunakan aktivitas jenuh, data tampanglintang dan spektrum awal ditentukan spektrum danbesaran fluks neutron. Bentuk spektrum awal yangdigunakanditunjukkan dalam Gambar 2. Kode komputeryang digunakan untuk menentukan spektrum danbesaran fluks neutron adalah SAND POL Diagram alirspektrum neutron dapat dilihat pada Gambar 3. Iterasidilakukan sehingga bentuk spektrum yang diperolehdapat diterima sebagai penyelesaian pendekatan daripersamaan aktivasi dimana perbandingan antarapengukuran dan perhitungan sekitar 5 %. Daerah energipenyelesaian spektrum adalah 1O-loMeV sampai 18 MeV.Hasil perhitungan aktivitas dan perbandingan antarapengukuran dan perhitungan aktivitas ditunjukkan dalamTabel3. Bentuk spektrum neutron pada sistem rabbitsecara gratis disajikan pada Gambar4, besamya integralfluks sebagai fungsi energi disajikan dalam Tabel 4.Integral fluks neutron pada daerah energi 1,0-10Me V - 18MeV adalah 1,59.1013 n/cm.s pada daya 1 MW. Padadaerah energi 10 Me V-I 0 Me V terdapat puncak­puncakdan ini disebabkan oleh tampang lintang karenapada daerah terse but terdapat banyak puncak, makaseharusnya banyak digunakan keping dan dibungkusdengan cadmium.

KESIMPULAN

Dari hasilpengukuran pada fasilitas sistem rabbitdapat disimpulkan bahwa neutron yang terdeteksi dan10 -loMeV -18 MeVdan integral fluks neutron 1,59.1013

n/cm .s. pada daya 1 MW. Fluks termal pada energitermal (0,025 eV) adalah 1,29.1011 n/cm .s dan puncakspektrum pada energi 0,04 eV,jadi spektrum maxwellbergerak ke energi yang lebih tinggi.

DAFT AR PUST AKA

1. W.E. Feudenreich, H.J. Nolthenius, "Neutron Spectrum Unfolding Code SANPOl", ECN, Petten, June 1987.

2. Park, Sang Jun, "Measurement of Neutron Spectrum by Activation Detectors", Korea Atomic Energy ResearchInstitute, 1990.

3. W.E. Freudenreich, "CHARDAT a program package for calculation of neutron spectrum characteristics", ECN,Petten, April 1989.

4. W.P. Voorbraak, "Neutron Metrology in the High Flux Reactor", ECN, Petten, November 1991.

5. W.E. Freudenreich, H.J. Nolthenius, "Input description for SANDPO 1", ECN, Petten, April 1987 .

6. Willem L. Zijp, H.J. Nolthenius, "Cross-section Library DOSCROS84", ECN, Petten, October 1984.

7. W.L. Zipj and H.J. Nolthenius, "Neutron Self-shielding of Activation Detector Used in Spectra Unfolding, RCN,Petten, 1975.

124